单片机数据采集控制系统

基于单片视控翩的光电能量转换数据采集系统设计　电工电气（２０１２　Ｎｏ．３）　

基于单片机控制的光电能量转换数据采集系统设计　

郑清良，曾泓榕，戴伟强，蔡金锭，薛尚青　（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州３５　Ｏ１０８）　

摘要：　设计了以５１单片机作为控制器的数据采集系统，通过最大光强点追踪，将太阳能转换　成电能并存储在蓄电池里，作为单片机的电源来源。数据采集部分包括以ＳＨＴ１１传感器为核心的温湿　度采集，以ＤＳ１３０２时钟芯片为核心的时钟数据采集。该系统由光电转换、传感器、液晶显示、键盘、　声光报警等模块组成。适合安装在蔬菜棚、教室等场合，具有一定的实际应用意义。　关键词：５ｌ单片机；太阳能；数据采集；模块　中图分类号：ＴＭ５７１．６　７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—３１７５（２０１２）０３—００１３—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｄａｔａ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　

ＺＨＥＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｌｉａｎｇ，ＺＥＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｒｏｎｇ，ＤＡＩ　Ｗｅｉ—ｑｉａｎｇ，ＣＡＩ　Ｊｉｎ—ｄｉｎｇ，ＸＵＥ　Ｓｈａｎｇ－ｑｉｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄａｔｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔａｋｉｎｇ　ａ　５　１　ｆａｍｉｌｙ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｖｉａ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｏｆ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ，ｓｏｌａｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｗａｓ　ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ　ｉｎｔｏ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｎｅｒｇｙ，ｓｔｏｒｅｄ　ｉｎ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　ａｓ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃ—　ｔｉｏｎ　ｐａｒｔ　ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｔａｋｉｎｇ　ＳＨＴ１１　ｓｅｎｓｏｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ，ａｎｄ　ｃｌｏｃｋ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｔａｋｉｎｇ　ａ　ＤＳ１３０２　ｃｌｏｃｋ　ｃｈｉｐ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｓｅｎｓｏｒｓ，ＬＣＤ，ｋｅｙｂｏａｒｄ，ｓｏｕｎｄ—ｌｉｇｈｔ　ａｌａｒｍ　ｅｔｃ　ｍｏｄｕｌｅｓ，ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｔｏ　ｂｅ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｉｎ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｇｒｅｅｎ—ｒｏｏｍｓ　ａｎｄ　ｃｌａｓｓ—ｒｏｏｍｓ　ｅｔｃ　ｓｉｔｅｓ．ｗｉｔｈ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：５　１　ｆａｍｉｌｙ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｓｏｌａｒ　ｅｎｅｒｇｙ；ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ｍｏｄｕｌｅ　

第19卷第2期 湖南工程学院学报 Vo1.19.No.2 2009年6月 JournalofHunanInstituteofEngineering June2009　

收稿日期:2008-11-03作者简介:林国汉(1973-),男,硕士,讲师,研究方向:计算机控制、测控技术.基于单片机的数据采集与处理系统的设计

林国汉,李晓秀

(湖南工程学院电气信息学院,湘潭411101)

摘　要:采用具有ISP功能的STC89C51单片机,设计了一个数据采集与处理系统,对STC89C51单

片机和串行A/D转换芯片TLC2543的特点做了介绍,重点阐述了TLC2543的硬件设计以及与单片机

的接口电路.使用VB6.0设计上位机程序,完成了数据采集、传输及处理的功能.文中给出了具体的数

据采集程序及部分上位机程序.该系统经过实验,取得了较为满意的控制效果.关键词:单片机;数据采集;数据处理;串行通信

中图分类号:TP274　文献标识码:A　文章编号:1671-119X(2009)02-0001-04

0　引　言

在微机测控系统中,经常用到A/D转换.常用

的方法是扩展一块或多块A/D采集卡.当模拟量较

少或是温度、压力等缓变信号场合时,采用总线型

A/D卡并不是最合适、最经济的方案.这里介绍一种以STC89C51单片机为核心,采用串行A/D转换

器TLC2543构成11通道12位分辨率的数据采集

模块,采样后的数据经单片机的串口送往上位机进

行处理,经实践调试证实:该模块功耗低、采样精度

高、可靠性好、接口简便,有一定的实用价值.

1　系统组成及功能

系统组成如图1所示.

图1　系统组成框图系统主要由单片机部分和PC机部分组成,单

片机部分主要完成数据的采集、转换任务,PC机主

要完成数据接收显示、存储、数据查询、曲线绘制等任务.单片机部分增加键盘的目的是使单片机部分

可以脱离上位机工作.显示电路用于对采集/传输的

数据进行监测.

2　系统硬件设计

利用单片机构成智能化的前端模块,从而实现检测一起与计算机接口的灵活配置,是现代测试仪

一。SCADA系统概述

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。

在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。

SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。

二．SCADA系统发展历程

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展到今天已经经历了三代。

第一代是基于专用计算机和专用*作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。

数控技术　

基于单片机Ｃ　８０５　１的数据采集和控制系统设计　

王字　（天津滨海职业学院，天津３００４５１）　

摘要：随着ＵＳＢ技术的发展，现代工厂的数据采集技术有了很大的进步，Ｃ８０５１单片机在ｕｓＢ数据采集系统中的应用，使得数据采集更加　精准高效，本文对Ｃ８０５１单片机进行了详细的介绍，对其在ｕｓＢ数据采集系统中的应用及设计方式进行探讨，给出基于单片机Ｃ８０５１的数据　采集系统的设计方法。　关键词：单片机Ｃ８０５１；ＵＳＢ总线；数据采集；控制系统　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　

数据采集和处理技术的发展迅速，可以说是日新月异，现在集　

成技术和软件技术的发展也越来越快，使得解决问题的能力不断提　

高，对于数据采集来说，其设计方式也在不断发生着变化，对于现在　

的数据采集来说，已经不仅仅是采集这么简单了，包括高速、复杂的　

运算和信号处理，要求数据采集的可扩展性和易用性越来越高。　

１单片机Ｃ８０５１的概述　

１．１单片￥￣Ｃ８０５１出现的背景　

对于单片机来说，先后经历了单片微型计算机ｌＳＣＭ、微控制器　

器ＭＣＵ以及片上系ｇ￣ｓｏｃ三个阶段，ＭＣＳ－－－５　１是单片微型计算机　

ＳＣＭ的代表，８０Ｃ５１是微控制器器ＭＣＵ的代表。随着嵌入式领域的　

深入发展，对单片机的性能和功能的要求越来越高，Ｃ８０５１Ｆ系列单　片机就是在这样的背景下出现的，是片上系统ＳＯＣ的代表，无论是　

运行速度还是集成效果都较前面的系列更先进。　

１．２单片机Ｃ８０５１系列的特点概述　

由于单片机Ｃ８０５１将８０５１指令集全部兼容了，所以其上手非常　

快，其开发工具较为容易，使用起来非常方便，可以极大的缩短研发　

周期，加之Ｃ８０５　１系列单片机的调试手段非常灵活使得其见效非常　

快，可以在极短的时间内看到成效。其性能优势也非常显著，主要表　

现在：　

（Ｉ）ＣＩＰ－５１内核的增强，在此基础上将指令集和ＭＣＳ－５１进行　

了完全兼容，使得８０５１的组织结构非常标准化，在进行软件开发时，